Nozioni di base sull'elettrolisi
* Elettrolisi: Il processo di utilizzo di una corrente elettrica per innescare una reazione chimica non spontanea.
* Catodo: L'elettrodo caricato negativamente dove avviene la riduzione (guadagno di elettroni).
* Anodo: L'elettrodo caricato positivamente dove avviene l'ossidazione (perdita di elettroni).
Le reazioni
Durante l'elettrolisi di NaCl si verificano le seguenti reazioni:
* Al catodo (riduzione):
* 2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq) Questa è la riduzione dell'acqua per formare gas idrogeno.
* All'anodo (ossidazione):
* 2Cl⁻(aq) → Cl₂(g) + 2e⁻ Questa è l'ossidazione degli ioni cloruro per formare gas di cloro.
Perché l'idrogeno e non il sodio?
1. Serie elettrochimica: Le serie elettrochimiche (o serie di attività) elencano i metalli in ordine di reattività. Il sodio è un metallo altamente reattivo, il che significa che perde facilmente elettroni. L'idrogeno è meno reattivo.
* È più probabile che il sodio si ossidi (perda elettroni) all'anodo, NON al catodo.
* È più probabile che l'idrogeno venga ridotto (guadagno di elettroni) al catodo.
2. Sovrapotenziale: La sovratensione è la tensione extra necessaria per superare la barriera energetica affinché avvenga una reazione. Il sovrapotenziale per la riduzione degli ioni sodio è significativamente superiore a quello per la riduzione dell'acqua. Ciò rende la riduzione dell'acqua in idrogeno il processo più favorevole al catodo.
In sintesi
* Reattività elettrochimica: L'idrogeno è meno reattivo del sodio, il che rende più probabile la sua riduzione al catodo.
* Sovrapotenziale: Il sovrapotenziale di riduzione dell'idrogeno è inferiore, favorendone la formazione rispetto al sodio.
Nota: Se si utilizzasse un catodo di mercurio, il sovrapotenziale per la riduzione del sodio verrebbe ridotto e si potrebbe ottenere la produzione di sodio metallico al catodo. Tuttavia, questo è un processo altamente pericoloso.
